基于制造过程的车身尺寸偏差控制

流星雨

基于制造过程的车身尺寸偏差控制
一、概述
汽车车身是汽车的重要组成部分，使整个汽车零部件的载体，它的重量和制造成本约占整车的40％～60％。它通常由300～500多个具有复杂空间曲面的薄板冲压零件，有55～75个装配站在生产线上大批量、快节奏的焊装而成，装夹定位点达1700～2500个，焊点多达4000～5000个，中间环节众多，各种装配偏差源难以避免。车身焊装质量的优劣对整车质量起着决定性作用，焊装尺寸偏差直接影响到最终汽车产品的质量，如密封、噪声、寿命、动力性和外观等。
20世纪80年代末，日本依靠全面质量管理（TQM）使其品牌产品的车身制造综合偏差控制在2mm以内，为日本轿车全面占领欧美市场奠定了基础。90年代初，美国轿车车身的制造综合偏差普遍在±2mm以上，显著高于日本当时的车身制造水平（±1mm），为此，美国的轿车工业丢掉了30％左右的国内市场。随着为期3年的“2mm”工程项目的有效实施，到1996年，美国的轿车车身制造质量赶上了世界先进水平，并逐步夺回了原有的市场份额。欧洲轿车车身制造偏差的最好水平在±1.25～1.5mm，目前在提高车身制造质量方面也在进行着不断的尝试与努力，如：德国大众公司正在推行的RPS参考点系统。
目前，我国汽车制造业处于快速发展阶段，但是轿车车身制造偏差还很不稳定，平均在±5mm左右，远远落后于世界先进水平。这是因为我国的轿车车身制造业起点低、技术力量薄弱、检测手段有限，这给我国实施轿车车身制造质量控制研究带来小样本、贫信息、结构化等特殊问题。同时，加入世界贸易组织（WTO）给中国轿车工业带来了前所未有的挑战和冲击。
车身是轿车的最大总成，重量和制造成本约占整车的40％～60％。典型车身通常由250多个薄板冲压件在55～75 个装配站上焊接而成，装夹、定位点可达1700～2500个，焊点多达4100个。车身装配为一种多层次体系结构，若干零件经过焊装成为分总成，分总成又成为下一层装配中的零件。车身尺寸偏差主要来源如下：
l零部件间的干涉
l工装、夹具定位的不稳定性
l零件本身的偏差
l焊装变形
l操作影响
轿车白车身（Body-in-white）制造涉及薄板冲压成形、自动装配、焊接及检测等多个领域，其制造质量显著影响到整车性能，并直接关系到汽车产品的市场竞争力，在很大程度上代表了一个国家的制造业技术水平。
20世纪90年代初期，美国汽车制造质量在整体上落后于日本与欧洲，导致美国汽车企业失去了近30％的国内轿车市场。如以车身关键测量点6σ值为评价指标，当时欧洲车身制造偏差的最好水平为±1.25mm,日本的最好水平为±1.00mm，而美国车身制造偏差一般要超过±2mm。在这种情况下，美国Michigan大学吴贤铭教授提出了旨在降低车身综合制造偏差的“2mm工程”计划。该计划得到美国三大汽车公司的响应，并获得了美国商业部先进技术计划（ATP
Advanced
Technology
Program）的资助。研究内容涵盖了车身装配在线检测、制造偏差的减小方法、零部件装配公差分析与综合、车身制造信息管理等方面。经过3年的努力，摆脱了依赖经验的传统质量控制模式，：“2mm工程”项目获得了巨大成功。90年代中期，美国车身制造质量达到世界先进水平，逐步夺回了原有的市场份额。
20世纪90年代末，中国轿车车身制造与美国20世纪90年代的处境十分相似，车身制造尺寸偏差在±2mm以上，激烈的国内外市场竞争迫切需要迅速提高车身制造水平。美国“2mm”工程特别注重依靠在线检测设备获取装配过程的尺寸测量信息，而对车身产品知识和工艺装备知识的应用不足，车身装配线投资巨大，不适合于目前的多品种、中小批量生产模式。工业界和学术界也普遍认为在线检测的性能价格比时期存在的严重问题。国内由于受经济承受能力和单个车型产量的限制，不可能配置昂贵的在线检测设备，不能照搬美国“2mm”工程技术，只能采用离线检测方式，因此必须解决小样本检测条件下质量评价与偏差源诊断问题。我们也不能照搬日本和欧洲的车身质量控制模式，因为我们不可能在短时间内积累丰富的经验，同时企业员工的素质也与日本和欧洲存在较大差距。因此，必须探索适合中国特色的车身制造质量控制新路。
二、面向制造过程的车身尺寸偏差控制
2.1 传统的工序控制的缺陷与在线检测
车身装配被认为是具有最小柔性的装配过程，因为面对频繁的该型，工装与夹具必须同新建立的工业过程和产品设计相适应，造成大量人力物力的消耗。即使工夹具准备就绪之后，通常要花费一年以上的时间才能完成轿车开发的最后阶段。该阶段包括样车试制、小规模试生产、生产启动和大规模生产。
在时序上，样车试制阶段的车身尺寸偏差较大，经过小规模试生产和生产启动阶段的改进，主要误差源被消除，尺寸偏差逐步减小，进入大规模稳定生产阶段。在大规模稳定生产阶段，尺寸变化的主要原因是工艺过程的突然变化。最经常出现的尺寸变化是均值变动、不规则跳动及方差变化，或三者的结合。

BIW-FAN

楼主对车的技术堪称精通啊！呵呵！
是啊！车身制造公差的控制涉及到的部门太多，是个庞大的系统工程。对于国内刚刚形成的汽车业只能慢慢学。

chetry

澄清一下部分人的错误认识:2mm不是指设计和加工中将公差限制在正负1.0或者0-2mm,而是指六西格码数值控制在2以下.

luojeason

楼主在哪高就啊，我也想学这方面的东西，现在刚开始，有机会我们切磋一下，向您学习。

cmm1

怎么不完整啊，那里可以得到完整的内容？

zhangjsyw

讲得很好，基本上理解了2mm工程的含义，但不知是怎样用6@计算，不知哪位高人能指点一下

在天之涯

6σ
即6倍的标准偏差！

在天之涯

Ecexl里面的函数中的统计中用STDEVP用于计算给予给定样本的标准偏差。σ又称离散度，是用来表示样本相对于样本平均值的上下的波动程度，一般来讲σ的值越小越好。

czh1964-9

目前我国客车生产厂家很多,我认为客车车身偏差应控制在10mm以内,同行认为怎么样.

icefang

确实误解了,但与六西格码数值一结合起来,确实又有点难理解了

小位

客车本身尺寸大，偏差相应会大点，国外的客车偏差水平是多少呢？

cowin

讲得很好，基本上理解了2mm工程的含义.

linhongwei

CPK=（规格上限－规格下限）/6西格格码>2，追求的最高目标！！

henryyan308

不知道楼主有没有尺寸公差计算方面的资料？最近一直被这东西困惑，但苦于没有资料，痛苦啊。如果有就太感谢了

mwfeng888

这方面的书籍和资料好像很少
不过，解决车身尺寸波动可是个系统工程，牵涉的部门太多